JPS619720A - 光学式マウス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、ＣＲＴ　（陰極線管）面上に映し出される
カーソルを動かすための光学式マウスに関する。

（従来の技術） ＣＲＴ画面上のカーソルをＸＹ軸方向に自由に動かす装
置として、マウスと称されるカーソル位置指示器がある
。このマウスを、パッド基板と呼ばれる平板上で縦横に
移動させることによって、マウスの動きに一致したＸＹ
軸方向の動きをカーソルに与えることができる。

光学式マウスとしては、例えば、特許出願公表昭５８−
５００７７７号に記載されているような光学式マウスが
知られている。この光学式マウスは、パッド基板上に印
された色を異にする縦横の格子縞、たとえば緑色のＸ軸
方向のラインパターンと、赤色のＹ軸方向のライしパタ
ーンとからなる格子縞を、発光素子と受光素子とからな
るライン検出手段で読み取り、ＸＹ軸方向の移動をカー
ソルに指示するようになっている。この従来の光学式マ
ウスにあっては、Ｘ軸方向とＸ軸方向とを区別するため
”−２色の線を用い、これを識別して読み取るのに色の
異なる２つの光源あるいはフィルターを用意する必要が
ある。また、同一平面上に異なる２色の線を形成し、こ
れらを識別的に検出するために、光源、受光素子を同期
させて発光及び検出を交互に繰り返す時分割処理によっ
て、２色の線の検出を行っている。

（発明が解決しようとする問題点） 第１の問題点は、時分割処理方式であるため、装置か複
雑で高価になることである。第２の問題点は、ある速度
以上でマウスを動かすと読み取りエラーを生ずる場合か
あることである。なお、この読み取りエラーが生ずるの
は、ある瞬間では一方の色のラインパターンを検出して
いる時間内に、もう一方のラインパターンがディティク
ターに検出され、２色のラインパターンの判別ができな
くなることによるものと考えられる。

（問題点を解決するための手段） この発明は、基板パッド上に偏光方向が特定された第１
及び第２のラインパターンを交差状に多数配列し、第１
及び第２のラインパターンからの反射光の中、何れかの
ラインパターンの偏光方向に合わせて配置した偏光板を
通過した光のみを受光素子でカウントする光学式マウ、
ス１提供することにより、上記従来の問題点を解決する
ことを目的としている。

（実　施　例） 以下、この発明を図面に基づいて詳細に説明する。

本発明のマウスは光の偏光現象を利用した光学式マウス
である。すなわち偏光板に入射した光はその偏光板の偏
光に従っである特定な振動方向の光しか透過しないこと
を利用し、直交するラインパターン上に偏光板を設け、
ラインパターンからの反射光を偏光しそれらと同じ偏光
方向を持つ偏光板を受光素子の受光面に設け、それぞれ
一方のラインパターンしか検出できないようにして直交
するラインパターンを判別する方法を使った光学式マウ
スである。

そこで、本発明の説明にあたり、先ず、光の偏光につい
て説明する。

光の振動は光の進行方向に直角に生ずる所謂、横振動で
あり、自然光においてはその振動は光の進行方向と直角
にあらゆる方向１；生じている。

光の偏光とは、光の振動の方向がある特定な方向に偏よ
る現象である。本発明に係るマウスは、この現象を利用
して基板パッド上のラインパターンを読み取り、カーソ
ルの位置を制御する。光の振動方向を偏らせる素子は一
般に偏光子と称される。なお、板状の偏光子は偏光板と
称されているので以下偏光板と記述する。

偏光板は、光がその偏光板を通過するときに、ある特定
な方向の振動成分しか透過させない性質がある。

第３図において、光源１から出射された自然光は符号２
で示す如く光の進行方向に直交する面内であらゆる方向
に振動している。そして９、この光が１つ目の偏光板３
を透過すると、矢印４で示された成分だけになる。とい
うのは、偏光板３の偏光方向が矢印４と同じ方向である
矢印４′だからであり、この矢印４′と同方向に振動す
る成分だけが透過可能だからである。さらに、２つ目の
偏光板５の偏光方向が矢印６′で示す如く矢印４′と同
一であるから矢印４と同じ成分の光６が偏光板５を透過
する。

これに対し、第４図の場合は、２つ目の偏光板７の偏光
方向が矢印７′で示す如く、第３図の偏光板５の偏光方
向６′に対して９０６回転している。

このため、矢印４で示す光の成分は偏光板７を透過でき
ない。

これら、第３図、第４図の説明から、２つの偏光板を用
い、互いに偏光方向を異ならせたり、同一にしたりする
ことにより、光を透過されたり、カットしたりすること
ができることがわかる。

次に、上記説明に準じた２つの偏光板を用い、直交する
ラインパターンを区別する方法を第１図により説明する
。図において、符号８ｘ、８ｙは例えば、発光ダイオー
ド等からなる発光源を示し、ラインパターンとしての細
線９．１０に対して、それぞれ光を照射する。細線９，
１０は約０　、５ｎ＋ｍ巾で約０．５ｍｍ間隔に多数、
はぼ同一平面上に設けられ、且つ細線９と細線１０とは
直交している。これら細線９，１０は例えば第２図に示
す様に、鏡面状に形成された高反射率のアルミニュウム
板１１上に、偏光方向が直交する様にした細長い偏光板
で構成されている。ここで、偏光板９の表面は若干の凹
凸面となるので、マウスの保持を良好にすべく、透明な
溝層１６でコーディングされている。

本実施例では、細線９，１０を構成する細長い偏光板の
偏光方向が細線の長手方向と同一方向となる様にしてい
るが、逆に細線の長手方向と直角としてもよい。とにか
く、直交してる細線９，１０における各偏光方向が直交
する関係となっていることが必要である。

各細線９，１０を読み取る方法を以下に説明する。

図中、細線９は左右方向に設定されていて、以下、例え
ば第１の方向をＸ軸方向、これに直交する第２の方向を
Ｙ軸方向とし、Ｘ軸方向を読み取る光学系を符号１２で
示す。この光学系１２は発光源８ｙ及び該発光源８ｙよ
り出射された光が第１のラインパターンに相当する細線
９で反射してくる方向で同一光軸上に設けられた第１の
偏光素子としての偏光板１３ｙと細線９からの偏反射光
を受光する第１の検出器としてのディティクター１４ｙ
と、発光２１７Ｘ　８　ｙからの光を細線９上に集光す
るレンズ１５ｙと、細線９からの偏反射光をディティク
ター１４ｙに集光するレンズ１６ｙ等で構成されている
。

発光源８ｙより出射した光は自然光であるが、細線９即
ち、Ｘ軸方向の偏光板を透過したときＸ軸方向に偏光さ
れ、下部のアルミニュウム板１１にはＸ軸方向の成分の
光しか達しない。そして、この成分の光はアルミニュウ
ム板１１で反射され、再び細線９である偏光板を透過し
、空気中に出射される。空気中に出た光は、Ｘ軸方向に
偏光した偏反射光である。この偏反射光の反射方向上に
偏光方向が同一の偏光板１３ｙを配置しておけば、この
偏反射光はこの偏光板１３ｙを透過し、ディティクター
１４ｙに入射する。

従って、細線９の偏光方向と偏光板１３ｙの偏光方向が
同一である場合は、細線９での反射光がディティクター
１４ｙで検出できる。

発光源８ｙより出射した光が、第２のラインパターンと
しての細線１０に入射した場合は、細線１０の偏光方向
と偏光板１３ｙの偏光方向が異なっている（９０°すれ
ている）ため、細線１０からの偏反射光は偏光板１３ｙ
を透過できない。この関係は第４図にて既述した通りで
ある。従って、ディティクター１４ｙに細・線１０の反
射光が入射されないので、光学系］２は細ｉ９と細線ｌ
Ｏとを読み間違えることなく、細線９を読み取ることが
できる。

発光源８ｙより出射された光が細線９と細線１０との交
差部分に入射した場合は、偏光方向９０°ずれている２
つの偏光板を光が進む既述第４図の例ど同じになり、反
射光は出てこない。なお、発光源８ｙより出射された光
が細線９と細線１０との隙間１８に入射した場合は、直
接、アルミニュウム板１１から反射した光が戻ってくる
。この反射光は偏光を受けてないので、偏光板１３ｙを
透過してＸ軸方向に偏光した成分がディティクター１４
ｙに入射する。この反射光が入射されると、細線９を判
別できなくなるので、該隙間１８部分にはアルミニュウ
ム板１１での反射を防止するための処理が必要になる。

そこで、例えば、つや消しの黒色塗料を塗装したり、或
いは梨地処理を施すことにより乱反射面としておく。こ
のようなパッド基板１７の外観を第５図に、そして、上
方から見た状態を第６図に示す。

なお、既述の通り細線９と細線１０との交差部分は反射
光が出てこず、又、細線９と細線１０との隙間部分は反
射光が生じないように処理しであるので、第６図には説
明の都合上、反射光の生じない部分を黒います目で表示
しである。又、偏光方向を矢印で示した。

従って、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向共、連続して線ではなく、
−まずおきどなっている。

この様にして光学系１２は細線９だけを読み取ることが
でき、この光学系１２を内部に構成しているマウスをＹ
軸方向に移動すれば細線９の本数をカウントでき、Ｙ軸
方向の位置の検出が可能となる。

同様に、細線ｌＯを読み取る光学系１９は、発光源８ｘ
、レンズ１５ｘ、１６ｘ、第２の偏光素子としての偏光
板１３Ｘ、第２の検出器としてのディティクター１’４
ｘ等を以て構成されている。ここで、偏光板１３ｘの偏
光方向と細線１０の偏光方向を同じＹ軸方向に設定して
おくと、細線１ｏだけを読み取ることができ、Ｘ軸方向
での位置の検出が可能となる。

ここで、第７図に示す如く、光学系１２や光学系１９を
装着しているところのマウス２ｏが仮に、偶然、Ｘ軸方
向、Ｙ軸方向に対して４５°ずれて基板パッド１７上を
移動させられた場合、第６図の黒います目の部分（反射
光を生じない部分）上を走査することか考えられる。こ
の場合には、当然、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向共に反射光は生
ぜず、従って細線を正確にカウントできない場合が生ず
る。しかしながら、マウスは人間が、基板パッド上で動
かしなから、ＣＲＴ上のカーソルをコントロールするシ
ステムであるので、たとえ、細線の本数を正確にカウン
トできなくても、人間がカーソルの位置を見ながらマウ
スを前後左右に動がして修正することが可能であること
から使用上は差支えない。なお、第１図に示す例におい
て、発光源８ｘ、８ｙは共通のもの一つにおきかえるこ
とも可能である。

第７図に示すマウス２０において、底板２１に設けたス
ライダー２２．２３は基板パッド１７上を滑動する部材
であり、符号２４はマウスとｃｐｕ　（中央演算処理）
どをつなぐ操作信号を制御するスイッチを示す。この例
では偏光板１３ｙはディティクター１ｉｌｙ側に配置さ
れているが、この構成に限られることなく、例えば第８
図に示す如く、発光源８ｙ側に設けても機能上差支えな
い。このことは光学系１９についても同様である。

次に、他の実施例を説明する。

マウスを実際に使う場合を考えると、次のような使われ
方が予想される。即ち、操作する人の個性により、又、
基板パッド１７の置き方の向きにより、マウス２０が第
９図に示す如く、基板パッド１７上の細線の方向である
Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対して傾いて操作される場合が
生ずる。直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向を検出する光学系
１２．１９が第７図に示される様にマウス２０内で直交
して配置され、且つ、片方の光学系１２がマウスの長手
方向（Ｘ軸方向）に平行に配置されている場合、第９図
に示す如くマウスが操作されると、細線を構成する偏光
板の偏光方向と光学系を構成する偏光板の偏光方向が平
行でなくなり、ある角度を持つようになる。この様にな
ると、２枚の各偏光板の偏光方向が少しずれたことによ
り、丁度、第３図と第４図との中間状態に似た状態とな
る。その結果、ティティクターに入射する光量は減少す
る。従って、マウス２０を基板パット１７上の細線方向
に対しである角度をもって操作すると、細線からの反射
光が不足し、電気信号として読み取りかできないことに
なる。

その対策を講じたのが次の実施例である。

それは、マウス２０を基板パッド１７上の細線９゜１０
に対して傾けて操作しても、光学系だけは細線９．１０
とほぼ平行となる様に、マウス２０に対して回転できる
様な構成とするのである。そして、操作にかかる前に、
操作する人が光学系をある任意の角度で調整してロック
すればよい。

具体的には、第１１図に示す如く、光学系１２と光学系
１９をロータリーテーブル２５上に直交して配置した構
成とする。ロータリーテーブル２５は軸〇−〇を中心に
回動自在でありロック用ねじ２６．２７にて任意の回動
位置に固定することができる。

この様に構成すれば、操作する人は、自分の一番持ち易
いマウスの傾き状態の下で、光学系の位置を細線に合わ
せてセットすることができ、光学系と細線は大きなずれ
を生じないので、反射光の光量が減少することもなく細
線を正確に読み取ることが可能となる。

マウス２０に対しこの長手方向に合わせて調整した場合
には第１２図に示す如くになり、傾けて調整した場合に
は第１３図に示す如くになる。

光学系の位置調整の他の手段として、第１４図、第１５
図に示す如く構成してもよい。

この例では、上記第１１図に示す構成に、部品を　　　
　　。

追加して構成し、マウスの上部から目盛を確認しなから
ロータリーテーブル２５の回動量を調整できる様にして
いる。ロータリーテーブル２５と一体的な軸２８は、マ
ウス２０の上面に突出し、円盤状のつまみ２９に固着さ
れている。つまみ２９の上面には溝３０が形成されてい
る。又、マウス２０の上面であってつまみ２９の外周よ
り−まわり大きい円心円上には放射状に多数の細長い突
起３１が等間隔に形成されている。突起３１はロータリ
ーテーブル２５の回動量を指示する目盛機能を有する。

ロータリーテーブル２５を回動するに際しては、ねじ２
６．２７に緩めてから、溝３０にコイン外周の一部を入
れて、突起３１を見ながら所要量、回せばよい。然る後
、ねじ２６、２７を締めれば調整作業は終了する。

なお、上述第１１図乃至第１５図に即して説明した光学
系の装置調整については、光学系の中、最小限、偏光板
１３ｘ、　１３ｙだけを調整しても同様の効果を得るこ
とができる。

（作　　用） 本発明に係る光学式マウスは、特定偏光方向の光のみを
受光する機能を備え、基板パッド上の細線からの反射光
が上記特定偏光方向と合致した場合にのみ、光学系を備
えた該マウスの移動に応じて細線の数がカウントされる
仕組みとなっている。

そして、光学系と細線は対をなし、これら２つの対が互
いに交差状に配列配置されている。従って、従来技術の
如き時分割処理方式を用いることなく正確に２次元上の
位置を検出することができる。

（発明の効果） 本発明に係る光学式マウスは、従来技術の如く時分割処
理方式を採らないので、装置が簡単で安価に製造でき、
又、高速操作に際しても読み取りエラーを生じない等の
点で好都合である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光学式マウスの基本的な構成を説
明した斜視図、第２図は基板パッドの断面図、第３図は
偏光方向を揃えて配置された２枚の偏光板での光の透過
現象の説明図、第４図は偏光方向を異ならせて配置され
た２枚の偏光板での光の透過現象の説明図、第５図は基
板パッドの斜視図、第６図は基板パッドの平面図、第７
図は一例としての光学式マウスの部分断面図、第８図は
光学系の配置例の一例を説明した部分断面図、第９図、
第１０図は各々基板パッド上での光学式マウスの位置関
係を説明した図、第１１図は光学系の位置をマウスに対
して回動することのできる構成の一例を説明した光学式
マウスの断面図、第１２図、第１３図は各々同上図の構
成を利用して光学系を回動調整した場合を例示した斜視
図、第１４図は光学系の位置をマウスに対して回動する
ことのできる構成の他の例を説明した光学式マウスの断
面図、第１５図は同上図の平面図である。 ８ｘ、　８ｙ・・・・発光源、９，１０・・・・ライン
パターンとしての細線、１３ｘ、　１３ｙ・・・・偏光
素子としての偏光板、１４ｘ、　１４ｙ・・・・検出器
としてのティティクター、１７・・・・パッド基板、２
５・・・・ロータリーチーフル。 Ｙ軸 竿イ【

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発光源と、該発光源から出射された光を反射させる
   パッド基板と、該パッド基板上にて第１及び第２の方向
   に互いに細線状に配列した偏光素子からなる第１及び第
   ２のラインパターンと、上記第１及び第２のラインパタ
   ーンからの偏反射光をそれぞれ検出する第１及び第２の
   検出器と、上記第１及び第２のラインパターンに対応さ
   せて、上記発光源から上記第１及び第２の検出器との間
   の光路上に配置した第１及び第２の偏光素子を有するこ
   とを特徴とする光学式マウス。 ２、少なくとも第１及び第２の偏光素子がマウスに対し
   て回動調整可能に配置されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の光学式マウス。